skanowanie0003

_______« ./.wanna l«otopy tego samego pierwiastka posiadł

w Jądrach swoich atomów oprócz tej samaj liczby protonów! więc tego samego ładunku +Ze) różne liczby neutronów, 1 wartości odpowiadających lm stałych Rydberga (22.6) są różni Tym samym linie widm emisyjnych różnych izotopów tego samej pierwiastka są nieznacznie przesunięte względem siebie.

Subtelna struktura widm energetycznych

Model atomu wodoropodobnego dobrze opisuje linie widmd nie tylko wodoru, lecz także wodoropodobnych jonów. Ogólniej! szy i dokładniejszy opis praw rządzących widmami emisyjnym atomów (zwłaszcza wieloelektronowych) uzyskuje się na gruncj mechaniki kwantowej. Uwzględnienie efektów związanych Ą spinem elektronu (spin elektronu jest jego własnościftl pierwotną) oraz efektów relatywistycznych wynikających z bar dzo dużych prędkości ruchu elektronu w atomie prowadzi d| wytłumaczenia obserwowanej doświadczalnie tzw.    subtelnel

struktury widma emisyjnego atomów. Okazuje się mianowicie, iz wartość energii stanu stacjonarnego elektronu w atomie zależj nie tylko od wartości głównej liczby kwantowej n, lecz takżJ od całkowitej/ wewnętrznej liczby kwantowej j określającej wypadkowy moment pędu atomu, a tym samym od tzw. orbitalnej J] i spinowej j s liczb kwantowych (patrz rozdziały 23 i 32)1 Powoduje to    powstanie    subtelnej struktury    poziomów

energetycznych (dla każdej wartości n obserwuje się kilkau poziomów związanych z różnymi wartościami j ) .

Stan energetyczny elektronu w atomie opisuje się w sposób] symboliczny

_k „o n Mj

i \    V r>

(22.7)

gdzie n oznaczą/ główną liczbę kwantową, k — indeks tzw. krotności (multipietowości poziomu energetycznego), j -I wewnętrzną liczbę kwantową, M - symbol podpoziomu energetycz

nego, indejcs energetycznego.

oznacza ewentualną nieparzystość poziomu'

u nioparzyatości stanu energetycznego mówimy wówczas, gdy 1, wartości orbitalnych liczb kwantowych mmIlmujących dany stan energetyczny jest liczbą nieparzystą. Wewnętrzna liczba kwantowa j przyjmuje wartości j=(l+s), (l*-a-l) , ... |l-s|. Każdej z tych wartości odpowiada inna wartość energii danego stanu energetycznego, zwana energią |hh1 poziomu energetycznego. Liczba k określająca liczbę tych poripoziomów energetycznych (tzw. krotność lub multipletowość pOliomu energetycznego), czyli liczba różnych wartości j wynosi k=2s+l, , gdy l>s oraz k=21+l gdy l<s .

Symbol M podpoziomu energetycznego przyjmuje różne, tradycyjne oznaczenia w zależności od wartości orbitalnej liczby kwantowej 1, np. M=s gdy 1=0, M=p, gdy 1=1, M=d, gdy 1=2, M=f, gdy 1=3, M=g, gdy 1=4 , itd.

Htiguły wyboru przejść kwantowych

Zbiór wszystkich możliwych stanów energetycznych elektronu w atomie nie określa realnego widma promieniowania emisyjnego lub absorpcyjnego tego atomu, bowiem nie wszystkie przejścia pomiędzy istniejącymi stanami energetycznymi są praktycznie możliwe. Prawdopodobieństwo zajścia niektórych przejść energetycznych jest bardzo małe - mówimy, iż przejścia takie są wzbronione. Jeżeli wszystkie przejścia z jakiegoś wysokiego poziomu energetycznego są wzbronione, to czas przebywania elektronu w tym stanie jest długi, a dany stan energetyczny nosi nażę stanu metastabilnego. Poziomy metastabilne spełniają istotną rolę w funkcjonowaniu laserów (patrz rozdziały 29 i ⁴³) • :

Gdy prawdopodobieństwo zajścia przejścia energetycznego jest duże, to mówimy o przejściu energetycznym dozwolonym. Przejścia takie spełniają tzw. reguły wyboru przejść kwantowych

Al = ± 1

oraz

Aj = 0 , ± 1

(22.8)